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  <title>6.6、单片机中断系统 | 土逗牛肉</title>
  








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          <h1 class="post-title" itemprop="name headline">6.6、单片机中断系统</h1>
        

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        <h2 id="中断的产生背景"><a href="#中断的产生背景" class="headerlink" title="中断的产生背景"></a>中断的产生背景</h2><p>请设想这样一个场景：此刻我正在厨房用煤气烧一壶水，而烧开一壶水刚好需要 10 分钟，我是一个主体，烧水是一个目的，而且我只能时时刻刻在这里烧水，因为一旦水开了，溢出来浇灭煤气的话，有可能引发一场灾难。但就在这个时候呢，我又听到了电视里传来《天龙八部》的主题歌，马上就要开演了，我真想夺门而出，去看我最喜欢的电视剧。然而，听到这个水壶发出的“咕嘟”的声音，我清楚：除非等水烧开了，否则我是无法享受我喜欢的电视剧的。</p>
<p>这里边主体只有一个我，而我要做的有两件事情，一个是看电视，一个是烧水，而电视和烧水是两个独立的客体，它们是同时进行的。其中烧水需要 10 分钟，但不需要了解烧水的过程，只需要得到水烧开的这样一个结果就行了，提下水壶和关闭煤气只需要几秒的时间而已。所以我们采取的办法就是：烧水的时候，定上一个闹钟，定时 10 分钟，然后我就可以安心看电视了。当 10 分钟时间到了，闹钟响了，此刻水也烧开了，我就过去把煤气灭掉，然后继续回来看电视就可以了。</p>
<p>这个场景和单片机有什么关系呢？</p>
<p>在单片机的程序处理过程中也有很多类似的场景，当单片机正在专心致志的做一件事情（看电视）的时候，总会有一件或者多件紧迫或者不紧迫的事情发生，需要我们去关注，有一些需要我们停下手头的工作去马上去处理（比如水开了），只有处理完了，才能回头继续完成刚才的工作（看电视）。这种情况下单片机的中断系统就该发挥它的强大作用了，合理巧妙的利用中断，不仅可以使我们获得处理突发状况的能力，而且可以使单片机能够“同时”完成多项任务。</p>
<h2 id="定时器中断的应用"><a href="#定时器中断的应用" class="headerlink" title="定时器中断的应用"></a>定时器中断的应用</h2><p>在第五章我们学过了定时器，而实际上定时器一般用法都是采取中断方式来做的，我是故意在第五章用查询法，就是使用 if(TF0==1)这样的语句先用定时器，目的是明确告诉同学们，定时器和中断不是一回事，定时器是单片机模块的一个资源，确确实实存在的一个模块，而中断，是单片机的一种运行机制。尤其是初学者们，很多人会误以为定时器和中断是一个东西，只有定时器才会触发中断，但实际上很多事件都会触发中断的，除了“烧水”，还有“有人按门铃”，“来电话了”等等。</p>
<p>标准 51 单片机中控制中断的寄存器有两个，一个是中断使能寄存器，另一个是中断优先级寄存器，这里先介绍中断使能寄存器，如表 6-1 和表 6-2 所示。随着一些增强型 51 单片机的问世，可能会有增加的寄存器，大家理解了我们这里所讲的，其它的通过自己研读数据手册就可以理解明白并且用起来了。</p>
<p><strong>表 6-1 IE——中断使能寄存器的位分配（地址 0xA8、可位寻址）</strong></p>
<table><tbody><tr><th>位</th><td>7</td><td>6</td><td>5</td><td>4</td><td>3</td><td>2</td><td>1</td><td>0</td></tr><tr><th>符号</th><td>EA</td><td>–</td><td>ET2</td><td>ES</td><td>ET1</td><td>EX1</td><td>ET0</td><td>EX0</td></tr><tr><th>复位值</th><td>0</td><td>–</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td></tr></tbody></table>

<p><strong>表 6-2 IE——中断使能寄存器的位描述</strong></p>
<table><tbody><tr><th>位</th><th>符号</th><th>描述</th></tr><tr><td>7</td><td>EA</td><td>总中断使能位，相当于总开关</td></tr><tr><td>6</td><td>–</td><td>–</td></tr><tr><td>5</td><td>ET2</td><td>定时器&nbsp;2&nbsp;中断使能</td></tr><tr><td>4</td><td>ES</td><td>串口中断使能</td></tr><tr><td>3</td><td>ET1</td><td>定时器&nbsp;1&nbsp;中断使能</td></tr><tr><td>2</td><td>EX1</td><td>外部中断&nbsp;1&nbsp;使能</td></tr><tr><td>1</td><td>ET0</td><td>定时器&nbsp;0&nbsp;中断使能</td></tr><tr><td>0</td><td>EX0</td><td>外部中断&nbsp;0&nbsp;使能</td></tr></tbody></table>

<p>中断使能寄存器 IE 的位 0～5 控制了 6 个中断使能，而第 6 位没有用到，第 7 位是总开关。总开关就相当于我们家里或者学生宿舍里的那个电源总闸门，而 0～5 位这 6 个位相当于每个分开关。那么也就是说，我们只要用到中断，就要写 EA = 1 这一句，打开中断总开关，然后用到哪个分中断，再打开相对应的控制位就可以了。</p>
<p>我们现在就把前面的数码管动态显示的程序改用中断再实现出来，同时数码管显示抖动和“鬼影”也一并处理掉了。程序运行的流程跟图 6-1 所示的流程图是基本一致的，但因为加入了中断，所以整个流程被分成了两部分，秒计数和转换为数码管显示字符的部分还留在主循环内，而动态扫描部分则移到了中断函数内，并加入了消隐的处理。下面来看程序：</p>
<figure class="highlight plain"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br><span class="line">4</span><br><span class="line">5</span><br><span class="line">6</span><br><span class="line">7</span><br><span class="line">8</span><br><span class="line">9</span><br><span class="line">10</span><br><span class="line">11</span><br><span class="line">12</span><br><span class="line">13</span><br><span class="line">14</span><br><span class="line">15</span><br><span class="line">16</span><br><span class="line">17</span><br><span class="line">18</span><br><span class="line">19</span><br><span class="line">20</span><br><span class="line">21</span><br><span class="line">22</span><br><span class="line">23</span><br><span class="line">24</span><br><span class="line">25</span><br><span class="line">26</span><br><span class="line">27</span><br><span class="line">28</span><br><span class="line">29</span><br><span class="line">30</span><br><span class="line">31</span><br><span class="line">32</span><br><span class="line">33</span><br><span class="line">34</span><br><span class="line">35</span><br><span class="line">36</span><br><span class="line">37</span><br><span class="line">38</span><br><span class="line">39</span><br><span class="line">40</span><br><span class="line">41</span><br><span class="line">42</span><br><span class="line">43</span><br><span class="line">44</span><br><span class="line">45</span><br><span class="line">46</span><br><span class="line">47</span><br><span class="line">48</span><br><span class="line">49</span><br><span class="line">50</span><br><span class="line">51</span><br><span class="line">52</span><br><span class="line">53</span><br><span class="line">54</span><br><span class="line">55</span><br><span class="line">56</span><br><span class="line">57</span><br><span class="line">58</span><br><span class="line">59</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line">#include &lt;reg52.h&gt;</span><br><span class="line">sbit ADDR0 = P1^0;</span><br><span class="line">sbit ADDR1 = P1^1;</span><br><span class="line">sbit ADDR2 = P1^2;</span><br><span class="line">sbit ADDR3 = P1^3;</span><br><span class="line">sbit ENLED = P1^4;</span><br><span class="line">unsigned char code LedChar[] = &#123; //数码管显示字符转换表</span><br><span class="line">    0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8,</span><br><span class="line">    0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E</span><br><span class="line">&#125;;</span><br><span class="line">unsigned char LedBuff[6] = &#123; //数码管显示缓冲区，初值 0xFF 确保启动时都不亮</span><br><span class="line">    0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF</span><br><span class="line">&#125;;</span><br><span class="line">unsigned char i = 0;  //动态扫描的索引</span><br><span class="line">unsigned int cnt = 0;  //记录 T0 中断次数</span><br><span class="line">void main()&#123;</span><br><span class="line">    unsigned long sec = 0;  //记录经过的秒数</span><br><span class="line">    EA = 1;  //使能总中断</span><br><span class="line">    ENLED = 0;  //使能 U3，选择控制数码管</span><br><span class="line">    ADDR3 = 1;  //因为需要动态改变 ADDR0-2 的值，所以不需要再初始化了</span><br><span class="line">    TMOD = 0x01;  //设置 T0 为模式 1</span><br><span class="line">    TH0 = 0xFC;  //为 T0 赋初值 0xFC67，定时 1ms</span><br><span class="line">    TL0 = 0x67;</span><br><span class="line">    ET0 = 1;  //使能 T0 中断</span><br><span class="line">    TR0 = 1;  //启动 T0</span><br><span class="line">    while (1)&#123;</span><br><span class="line">        if (cnt &gt;= 1000)&#123;  //判断 T0 溢出是否达到 1000 次</span><br><span class="line">            cnt = 0;  //达到 1000 次后计数值清零</span><br><span class="line">            sec++;  //秒计数自加 1</span><br><span class="line">           </span><br><span class="line">            //以下代码将 sec 按十进制位从低到高依次提取并转为数码管显示字符</span><br><span class="line">            LedBuff[0] = LedChar[sec%10];</span><br><span class="line">            LedBuff[1] = LedChar[sec/10%10];</span><br><span class="line">            LedBuff[2] = LedChar[sec/100%10];</span><br><span class="line">            LedBuff[3] = LedChar[sec/1000%10];</span><br><span class="line">            LedBuff[4] = LedChar[sec/10000%10];</span><br><span class="line">            LedBuff[5] = LedChar[sec/100000%10];</span><br><span class="line">        &#125;</span><br><span class="line">    &#125;</span><br><span class="line">&#125;</span><br><span class="line">/* 定时器 0 中断服务函数 */</span><br><span class="line">void InterruptTimer0() interrupt 1&#123;</span><br><span class="line">    TH0 = 0xFC;  //重新加载初值</span><br><span class="line">    TL0 = 0x67;</span><br><span class="line">    cnt++;  //中断次数计数值加 1</span><br><span class="line">   </span><br><span class="line">    //以下代码完成数码管动态扫描刷新</span><br><span class="line">    P0 = 0xFF;</span><br><span class="line">    //显示消隐</span><br><span class="line">    switch (i)&#123;</span><br><span class="line">        case 0: ADDR2=0; ADDR1=0; ADDR0=0; i++; P0=LedBuff[0]; break;</span><br><span class="line">        case 1: ADDR2=0; ADDR1=0; ADDR0=1; i++; P0=LedBuff[1]; break;</span><br><span class="line">        case 2: ADDR2=0; ADDR1=1; ADDR0=0; i++; P0=LedBuff[2]; break;</span><br><span class="line">        case 3: ADDR2=0; ADDR1=1; ADDR0=1; i++; P0=LedBuff[3]; break;</span><br><span class="line">        case 4: ADDR2=1; ADDR1=0; ADDR0=0; i++; P0=LedBuff[4]; break;</span><br><span class="line">        case 5: ADDR2=1; ADDR1=0; ADDR0=1; i=0; P0=LedBuff[5]; break;</span><br><span class="line">        default: break;</span><br><span class="line">    &#125;</span><br><span class="line">&#125;</span><br></pre></td></tr></table></figure>
<p>大家可以先把程序抄下来，编译下载到单片机里运行，看看实际效果。是否可以看到，近乎完美的显示效果经过我们的努力终于做成功了。下面我们还要再来解析一下这个程序。</p>
<p>在这个程序中，有两个函数，一个是主函数，一个是中断服务函数。主函数 main()我们就不用说了，重点强调一下中断服务函数，它的书写格式是固定的，首先中断函数前边 void表示函数返回空，即中断函数不返回任何值，函数名是 InterruptTimer0()，这个函数名在符合函数命名规则的前提下可以随便取，我们取这个名字是为了方便区分和记忆，而后是 interrupt这个关键字，一定不能错，这是中断特有的关键字，另外后边还有个数字 1，这个数字 1 怎么来的呢？我们先来看表 6-3。</p>
<p><strong>表 6-3 中断查询序列</strong></p>
<table><tbody><tr><th>中断<br>函数编号</th><th>中断名称</th><th>中断<br>标志位</th><th>中断<br>使能位</th><th>中断<br>向量地址</th><th>默认<br>优先级</th></tr><tr><td>0</td><td>外部中断&nbsp;0</td><td>IE0</td><td>EX0</td><td>0x0003</td><td>1(最高)</td></tr><tr><td>1</td><td>T0&nbsp;中断</td><td>TF0</td><td>ET0</td><td>0x000B</td><td>2</td></tr><tr><td>2</td><td>外部中断&nbsp;1</td><td>IE1</td><td>EX1</td><td>0x0013</td><td>3</td></tr><tr><td>3</td><td>T1&nbsp;中断</td><td>TF1</td><td>ET1</td><td>0x001B</td><td>4</td></tr><tr><td>4</td><td>UART&nbsp;中断</td><td>TI/RI</td><td>ES</td><td>0x0023</td><td>5</td></tr><tr><td>5</td><td>T2&nbsp;中断</td><td>TF2/EXF2</td><td>ET2</td><td>0x002B</td><td>6</td></tr></tbody></table>

<p>这个表格同样不需要大家记住，需要的时候过来查就可以了。我们现在看第二行的 T0中断，要使能这个中断那么就要把它的中断使能位 ET0 置 1，当它的中断标志位 TF0 变为 1时，就会触发 T0 中断了，那么这时就应该来执行中断函数了，单片机又怎样找到这个中断函数呢？靠的就是中断向量地址，所以 interrupt 后面中断函数编号的数字 x 就是根据中断向量得出的，它的计算方法是 x*8+3=向量地址。当然表中都已经给算好放在第一栏了，我们可以直接查出来用就行了。到此为止，中断函数的命名规则我们就都搞清楚了。</p>
<p>中断函数写好后，每当满足中断条件而触发中断后，系统就会自动来调用中断函数。比如我们上面这个程序，平时一直在主程序 while(1)的循环中执行，假如程序有 100 行，当执行到 50 行时，定时器溢出了，那么单片机就会立刻跑到中断函数中执行中断程序，中断程序执行完毕后再自动返回到刚才的第 50 行处继续执行下面的程序，这样就保证了动态显示间隔是固定的 1ms，不会因为程序执行时间不一致的原因导致数码管显示的抖动了。</p>

      
    </div>
    
    
    

    

    

    

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                <i class="fa fa-chevron-left"></i> 6.5、单片机数码管显示消隐
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                6.7、单片机中断的优先级 <i class="fa fa-chevron-right"></i>
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  <span class="author" itemprop="copyrightHolder">土逗牛肉</span>

  
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